一种多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业烟气污染治理领域，具体地，本发明涉及一种多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝系统及方法。
【背景技术】
[0002]化石燃料燃烧与金属冶炼等过程排放的烟气中含有SOx和NOx等有害污染物，这些烟气污染物导致的雾霾、酸雨、光化学烟雾等环境问题严重危及人类的身体健康和居住环境，因此引起世界各国的广泛关注。在这样的背景下，出现了多种烟气脱硫、脱硝的方法和技术。
[0003]活性炭/焦(简称AC)同时脱硫脱硝技术，是以煤或生物质等制成的活性炭/焦作为脱硫吸附剂和脱硝催化剂同时脱除烟气中的SOx和NOx的干法烟气净化技术。活性炭/焦脱硫是利用SO2在炭/焦表面的吸附和催化氧化作用。SO2通过物理吸附的方式被吸附到活性炭/焦表面，吸附量极小而且不稳定，但当烟气中有氧和水蒸气存在时，吸附态的SO2和O2在活性炭/焦表面发生催化氧化反应并生成SO3，SO3再和水蒸气反应生成硫酸，表面吸附的硫酸存在于活性炭/焦微孔中，降低了其吸附能力，可通过加热或水洗使活性炭/焦再生，并得到富SO2气体或稀硫酸。活性炭/焦脱硝是利用活性炭/焦的催化还原作用，烟气中的NOx在加氨条件下经活性炭/焦催化还原，生成水和氮气，达到脱硝的目的。
[0004]国外自20世纪50年代以来，开发出了多种活性炭/焦吸附工艺，典型工艺有固定床、移动床工艺，而流化床、旋转床、滴流床等工艺工业化应用报道较少。固定床典型工艺有德国Lurg1-Sulfacid法、日本的日立东电法，两种工艺核心设备为固定床吸附器，主要针对烟气脱硫，采用水(酸)洗再生，副产品为硫酸。Lurg1-Sulfacid工艺特点是烟气吸附、水洗再生在同一个吸附器中进行，并使用水洗得到的稀硫酸进行烟气冷却，缺点是副产物硫酸浓度低，难以浓缩；日立东电技术采用4塔运行、I塔再生的运行方式，设备复杂，空间占用面积大。移动床典型工艺有德国Reinluft法、德国-日本合作的Mitsu1-BF法。德国Reinluft技术为世界上第一个移动床炭法烟气净化技术，采用吸附器和再生器上下一体化布置，节省空间，使用热惰性气体加热再生，但易出现着火事故;Mitsu1-BF技术采用两段式移动床反应器，成型活性焦由上至下缓慢移动，第一段(上段)喷入NH3脱硝，第二段(下段)脱硫，同时脱除多种杂质，加热再生饱和活性焦得到富SO2气体，该技术脱硫脱硝效率高，但必须使用成型柱状活性焦，且活性焦磨损严重。采用流化床工艺的有美国的韦斯特瓦科(Westvaco)吸附技术，核心设备为流化床，吸附剂采用还原再生，进行了中试试验但未见进一步工业化放大的报道。
[0005]国内自上世纪70年代以来开发了多种炭法脱硫工艺以及同时脱硫脱硝工艺。中科院大连化学物理研究所开发的工艺采用固定床反应器，用含碘活性炭做脱硫剂，水洗再生，曾在湖北松木坪电厂进行中间试验，但未能得到进一步推广，其缺点是洗涤再生导致碘流失严重，脱硫性能下降，设备腐蚀严重。PAFP工艺又称磷铵肥法，是我国自行开发的一项脱硫技术，该工艺采用固定床反应器，吸附剂采用玉米芯制的活性炭，水洗再生产生的稀硫酸用于分解磷矿石并生产磷铵复合肥，或者加入铁颗粒经过加热、冷却结晶得到硫酸亚铁，该技术脱硫效率较高，且能回收农业急需的磷铵肥产品，解决了稀硫酸的利用问题。YJJ工艺是由南京自动化设备总厂、瓮福(集团)有限责任公司和煤炭科学研究总院共同研发的活性焦移动床技术，采用热蒸汽加热再生，在炭层喷水降温，改变内构件提升颗粒下移性能，增大过热蒸汽管道，提高了系统性能，目前已实现工业化。YJJ技术特点是吸附塔有错流和逆流两种形式，可单独脱硫也可以同时脱硫脱硝，可连续运行，脱附采用热解析法，吸附/解吸一体化设计节约场地，但活性焦损耗大，运行成本高。
[0006]专利CN102019143B公开了一种移动床烟气联合脱硫脱硝方法及其专用装置，该装置中脱硝和脱硫反应器本体上下连通，其特点为脱硝反应器体积大于脱硫反应器，增加了活性焦在脱硝反应器内的停留时间，提高了活性焦脱硝效率；另一特点为再生装置分为NO富集段以及SO2富集段，有利于气体净化和回收利用。专利102430318B报道了一种复合层双段错流移动床脱硫脱硝系统，吸附反应器同样由上部脱硝段、下部脱硫段组成。专利CN101856587B报道了一种流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺，在循环流化床反应器下部脱硫，上部喷入氨气脱硝，实现了活性炭的循环利用。
[0007]综上所述，目前国内外活性炭/焦法烟气净化工艺以固定床、移动床工艺为主，其中固定床工艺存在诸多不足之处，主要针对烟气脱硫而设计，单位设备处理烟气量小，设备并联造成空间占用面积大，运行不连续，高压降，吸附再生切换频繁等问题;而移动床工艺的缺点是传质、传热效果差，压降高，活性焦磨损严重，需要高强度的成型活性焦，成本较高，阻碍了活性炭/焦脱硫脱硝工艺的推广应用。因此亟需开发一种新型反应器以解决活性炭/焦脱硫脱硝一体化推广的难题。
【发明内容】
[0008]为解决上述存在的问题，本发明提供了一种多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝系统，目的在于可以强化传质传热，提高脱硫脱硝效率，降低压降，采用低成本的细颗粒活性炭/焦代替高成本的成型柱状活性炭/焦。
[0009]本发明的目的还在于提供了一种多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝的方法。
[0010]为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案:
[0011]本发明的多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝系统，包括除尘装置4，还包括脱硫脱硝多层流化床反应器13，所述除尘装置4入料口与脱硫脱硝多层流化床反应器13顶部相连通，用于分离从多层流化床13顶部出来的烟气中夹带的活性炭/焦细粉颗粒；
[0012]所述脱硫脱硝多层流化床反应器13分为上部的脱硝段和下部的脱硫段，所述脱硝段包含若干层流化床，每层流化床的底部以下对应的侧壁设置一氨气喷入口 10，用于将氨气喷入并与烟气混合，氨气参与脱硝段选择性催化还原反应;所述脱硫段包含若干层流化床，最下层流化床底部以下对应的侧壁设置一烟气入口 7，用于通入烟气;所述脱硫脱硝多层流化床反应器13位于设置在最下部的氨气喷入口以上为脱硝段，以下为脱硫段;所述脱硝段的第一层流化床侧壁设置活性炭/焦入口 ；
[0013]所述脱硫脱硝多层流化床反应器13底部设置有排料阀14，用于排出活性炭/焦磨损生成的粉末；
[0014]所述脱硫脱硝多层流化床反应器13的脱硫段的最底层流化床的侧壁设置有活性炭/焦排出管12，用于排出脱硫脱硝后的活性炭/焦。
[0015]本发明的各装置之间通过特定的管路以及物料输送装置连接。
[0016]本发明所述脱硝段可以包含η层流化床，作为优选，n= l?5，例如η取1、2、3;所述脱硫段可以包含m层流化床，作为优选，m= I?5，例如m取1、2、3。
[0017]根据本发明的同时脱硫脱硝系统，其中，所述系统还包括活性炭/焦再生及冷却装置，所述活性炭/焦再生及冷却装置包括待生活性炭/焦储料罐5、提升机2、待生活性炭/焦输送器1D、细颗粒燃烧器15、再生输送器1C、夹套8、再生活性炭/焦冷却储料罐3和活性炭/焦输送器IB;
[0018]所述待生活性炭/焦储料罐5的入料口与提升机2相连接，提升机2通过待生活性炭/焦输送器ID与活性炭/焦排出管12相连；
[0019]所述待生活性炭/焦储料罐5的出料口与再生输送器IC入料口连接;所述再生输送器IC出料口连接一再生活性炭/焦冷却储料罐3，所述再生活性炭/焦冷却储料罐3通过活性炭/焦输送器IB与脱硫脱硝多层流化床反应器13的活性炭/焦入口相连;所述再生活性炭/焦冷却储料罐3还与新鲜活性炭/焦输送器IA相连；
[0020]所述夹套8套于再生输送器IC外部，所述夹套8在再生输送器IC的进料端处与细颗粒燃烧器15的烟气出口相连;所述夹套8可以优选为同心圆管夹套；
[0021]所述细颗粒燃烧器15的固体入料口通过废焦粉输送器IE分别与除尘装置4的固体出料口以及排料阀14相连通。所述除尘装置4分离得到的活性炭/焦细粉颗粒输送到细颗粒燃烧器15燃烧。所述排料阀14排出的活性炭/焦磨损生成的粉末经废焦粉输送器IE送入细颗粒燃烧器15燃烧。
[0022]根据本发明的同时脱硫脱硝系统，其中，所述除尘装置4顶部的气体出口连接于二次除尘装置6的物料入口，进一步滤除烟气中的活性炭/焦细粉颗粒;所述二次除尘装置6的固体物料出口与细颗粒燃烧器15连接。进一步地，所述除尘装置4优选为旋风分离器，所述二次除尘装置优选为布袋式除尘器。
[0023]根据本发明的同时脱硫脱硝系统，其中优选地，所述再生活性炭/焦冷却储料罐3顶部的气体出口连接有副产物回收装置16 ο所述副产物回收装置16对脱附产生的富502气体进行硫资源化，根据产品需求，所述副产物回收装置(16)可选择克劳斯制硫磺装置、浓硫酸生产装置或液体SO2生产装置。
[0024]根据本发明的同时脱硫脱硝系统，物料输送装置包括输送器(1A、1B、1C、1D、1E)以及提